制备铁粉的方法和系统与流程

本发明涉及制备铁粉的方法，以及制备铁粉的系统。

背景技术：

我国铁矿资源具有“贫”、“细”、“杂”的主要特点，平均铁品位32％，比世界平均铁品位低11个百分点。铁矿石作为钢铁行业的主要原料，通常需要经过选矿富集后才能进入高炉冶炼。随着钢铁工业的快速发展，一些易选铁矿和铁品位较高的富矿不断消耗。因此如何有效开发利用一些低品位难选铁矿如铝土矿、高磷鲕状赤铁矿等和一些工业固体废弃物如拜耳法赤泥、铜渣、镍渣、铅锌冶炼渣等含铁资源成为主要的研究方向。

经过检索现有文献和专利，已有通过隧道窑、回转窑、竖炉或转底炉处理这些含铁资源生产金属化球团，进而磨矿磁选生产金属铁粉的工艺。但现场在进行磨矿磁选生产时，采用多段磨矿磁选。而磨矿作业是一个能耗很高的作业，特别是当需要进行细磨和超细磨时，能耗更高。统计结果表明，全世界磨矿消耗的电能约占当年发电总量的5％；在投资上，磨矿作业占整个选矿厂投资的60％左右，耗电量约占全厂投资的30％～70％，生产经营费也占全厂投资的40％～50％；在技术上，磨矿作业存在的主要问题就是能耗高，效率低。

因此，改进磨矿方法，降低磨矿能耗具有重要意义。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备铁粉的方法，该方法将金属化球团破碎后，在磨矿过程中加入石灰，简化磨选流程，得到高品位金属铁粉。该金属铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少，可作为冶炼或铸造生铁的原料，也可用于粉末冶金，还可代替废钢作为炼钢原料。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备铁粉的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：将金属化球团进行破碎处理，以便得到球团颗粒；将所述球团颗粒进行第一磨矿处理，以便获得第一磨矿粉末；将所述第一磨矿粉末进行第一磁选处理，以便得到第一矿渣和第一铁粉；将所述第一铁粉进行第二磨矿处理，以便获得第二磨矿粉末；以及将所述第二磨矿粉末进行第二磁选处理，以便得到第二矿渣和第二铁粉，其中，在所述第一磨矿处理和/或第二磨矿处理中添加石灰，所述石灰的加入量为所述金属化球团的质量的(3-5)％。

根据本发明实施例的制备铁粉的方法，在磨矿过程中加入石灰，石灰通过调节矿粒的可流动性，降低矿浆粘度，促进颗粒分散，从而提高矿浆的可流动性，阻止颗粒间的团聚，进而改善粉磨效果，大幅降低磨矿能耗。此外，该方法有效提高金属铁粉的铁品位和铁回收率，并且，该方法获得的金属铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少，可作为冶炼或铸造生铁的原料，也可用于粉末冶金，还可代替废钢作为炼钢原料。

另外，根据本发明上述实施例的制备铁粉的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，所述金属化球团全铁质量分数为25％～60％，金属铁质量分数为20％～57％，金属化率为80％～95％。

根据本发明的实施例，该方法进一步包括：将含铁矿石进行还原焙烧处理，以便得到金属化球团，其中，所述含铁矿石为选自铝土矿、高磷鲕状赤铁矿、赤泥、铜渣、镍渣和铅锌冶炼渣的至少一种。

根据本发明的实施例，所述球团颗粒的粒径不大于2毫米。

根据本发明的实施例，所述第一磨矿粉末中，粒径不大于0.074mm的所述第一磨矿粉末占总质量的(60-65)％。

根据本发明的实施例，所述第二磨矿粉末中，粒径不大于0.074mm的所述第一磨矿粉末占总质量的(70-75)质量％。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述制备铁的方法的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：破碎机，所述破碎机包括金属化球团入口和球团颗粒出口；第一磨矿机，所述第一磨矿机具有球团颗粒入口、第一石灰入口和第一磨矿粉末出口，所述球团颗粒入口与所述球团颗粒出口相连；第一磁选机，所述第一磁选机具有第一磨矿粉末入口、第一矿渣出口和第一铁粉出口，所述第一磨矿粉末入口与所述第一磨矿粉末出口相连；第二磨矿机，所述第二磨矿机具有第一铁粉入口、第二石灰入口和第二磨矿粉末出口，所述第一铁粉入口与所述第一铁粉出口相连；以及第二磁选机，所述第二磁选机具有第二磨矿粉末入口、第二矿渣出口和第二铁粉出口，所述第二磨矿粉末入口与所述第二磨矿粉末出口相连。

根据本发明实施例的制备铁粉的系统，第一磨矿机和第二磨矿机分别具有第一石灰入口和第二石灰入口，从而，在磨矿过程中加入石灰，石灰通过调节矿粒的可流动性，降低矿浆粘度，促进颗粒分散，从而提高矿浆的可流动性，阻止颗粒间的团聚，进而改善粉磨效果，大幅降低磨矿能耗。此外，利用该系统制备得到的有效提高金属铁粉的铁品位和铁回收率显著提高，并且，该系统获得的金属铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少，可作为冶炼或铸造生铁的原料，也可用于粉末冶金，还可代替废钢作为炼钢原料。

另外，根据本发明上述实施例的制备铁粉的系统，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，该系统进一步包括：还原焙烧装置，所述还原焙烧装置具有含铁矿石入口和金属化球团出口，所述金属化球团出口与所述金属化球团入口相连。

根据本发明的实施例，所述还原焙烧装置为选自隧道窑、回转窑、竖炉和转底炉的至少一种。

根据本发明的实施例，所述第一磨矿机和所述第二磨矿机为棒磨机或球磨机，所述第一磁选机和所述第二磁选机为磁选机或磁选管。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的制备铁的方法的流程示意图；

图2显示了根据本发明又一个实施例的制备铁的方法的流程示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的制备铁的系统的结构示意图；

图4显示了根据本发明又一个实施例的制备铁的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。进一步地，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种制备铁粉的方法。参考图1，根据本发明的实施例，对该法进行解释说明，该方法包括：

S100破碎处理

根据本发明的实施例，将金属化球团进行破碎处理，得到球团颗粒。由此，球团颗粒的粒径小，有利于后续的磨矿磁选，便于充分分离金属化球团中的铁，并且，铁的品位高。

其中，需要说明的是，金属化球团的种类不受特别的限制，只要是含单质铁的金属化球团即可。

根据本发明的实施例，金属化球团全铁质量分数为25％～60％，金属铁质量分数为20％～57％，金属化率为80％～95％。由此，金属化球团的含铁量高，杂质少，铁粉的产率和品位高。

根据本发明的实施例，球团颗粒的粒径不大于2毫米。由此，球团颗粒的粒径小，便于磨矿磁选充分分离金属化球团中的铁，并且，分离得到的铁的品位更高。

S200第一磨矿处理

根据本发明的实施例，将球团颗粒进行第一磨矿处理，获得第一磨矿粉末。由此，通过磨矿获得磨矿粉末，便于后续进行磁选处理。

根据本发明的实施例，第一磨矿粉末中，粒径不大于0.074mm的第一磨矿粉末占总质量的(60-65)％。由此，第一磨矿粉末的粒径较小，便于后续磁选处理充分进行渣铁分离。

S300第一磁选处理

根据本发明的实施例，将第一磨矿粉末进行第一磁选处理，得到第一矿渣和第一铁粉。由此，通过第一磁选处理，对第一磨矿粉末进行初步的渣铁分离。

S400第二磨矿处理

根据本发明的实施例，将第一铁粉进行第二磨矿处理，获得第二磨矿粉末。由此，对第一铁粉进行进一步的磨矿，使渣铁充分解离，使铁粉的纯度更高。

根据本发明的实施例，第二磨矿粉末中，粒径不大于0.074mm的第一磨矿粉末占总质量的(70-75)质量％。由此，第一磨矿粉末的粒径更小，便于后续进一步磁选处理充分进行渣铁分离，金属铁粉的铁品位和铁回收率高，并且，铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少，可作为冶炼或铸造生铁的原料，也可用于粉末冶金，还可代替废钢作为炼钢原料。

S500第二磁选处理

根据本发明的实施例，将第二磨矿粉末进行第二磁选处理，得到第二矿渣和第二铁粉。由此，通过第二磁选处理，对第二磨矿粉末再次进行的渣铁充分离，铁粉的铁品位和铁回收率高，根据本发明的一些实施例，铁粉的铁品位为95％以上，铁回收率为90％左右。并且金属铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少。

根据本发明的实施例，在第一磨矿处理和/或第二磨矿处理中添加石灰，该石灰的加入量为金属化球团的质量的(3-5)％。发明人发现，当石灰用量小于3％时，改善效果不明显；当石灰用量大于5％时，矿浆粘度逐渐变大，流动性差，导致磨矿效果变差；当石灰用量为(3-5)％时，石灰通过调节矿粒的可流动性，降低矿浆粘度，促进颗粒分散，从而提高矿浆的可流动性，阻止颗粒间的团聚，进而改善粉磨效果，对磨矿的粒度要求降低，大幅降低磨矿能耗。

参考图2，根据本发明的实施例，该方法进一步包括：

S600还原焙烧处理

根据本发明的实施例，将含铁矿石进行还原焙烧处理，得到金属化球团，其中，含铁矿石为选自铝土矿、高磷鲕状赤铁矿、赤泥、铜渣、镍渣和铅锌冶炼渣的至少一种。由此，多种矿石原料，通过还原焙烧处理均可获得金属化球团，适用范围广。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种实施前述制备铁的方法的系统。参考图3，根据本发明的实施例，对该系统进行解释说明，该系统包括：破碎机100、第一磨矿机200、第一磁选机300、第二磨矿机400和第二磁选机500。下面对该系统的各装置进行具体解释说明：

破碎机100：根据本发明的实施例，破碎机100包括金属化球团入口101和球团颗粒出口102。由此，通过破碎机得到粒径小的球团颗粒，有利于后续的磨矿磁选，便于充分分离金属化球团中的铁，并且，铁的品位高。

根据本发明的实施例，金属化球团全铁质量分数为25％～60％，金属铁质量分数为20％～57％，金属化率为80％～95％。由此，金属化球团的含铁量高，杂质少，铁粉的产率和品位高。

根据本发明的实施例，球团颗粒的粒径不大于2毫米。由此，球团颗粒的粒径小，便于磨矿磁选充分分离金属化球团中的铁，并且，分离得到的铁的品位更高。

第一磨矿机200：根据本发明的实施例，第一磨矿机200具有球团颗粒入口201、第一石灰入口202和第一磨矿粉末出口203，其中，球团颗粒入口201与球团颗粒出口102相连。由此，通过第一磨矿机进行第一磨矿处理，获得磨矿粉末，便于后续进行磁选处理。

根据本发明的实施例，第一磨矿粉末中，粒径不大于0.074mm的第一磨矿粉末占总质量的(60-65)％。由此，第一磨矿粉末的粒径较小，便于后续磁选处理充分进行渣铁分离。

第一磁选机300：根据本发明的实施例，第一磁选机300具有第一磨矿粉末入口301、第一矿渣出口302和第一铁粉出口303，其中，第一磨矿粉末入口301与第一磨矿粉末出口203相连。由此，通过第一磁选机进行第一磁选处理，对第一磨矿粉末进行初步的渣铁分离。

第二磨矿机400：根据本发明的实施例，第二磨矿机400具有第一铁粉入口401、第二石灰入口402和第二磨矿粉末出口403，其中，第一铁粉入口401与第一铁粉出口303相连。由此，第二磨矿机对第一铁粉进行进一步的磨矿，使渣铁充分解离，使铁粉的纯度更高。

根据本发明的实施例，第二磨矿粉末中，粒径不大于0.074mm的第一磨矿粉末占总质量的(70-75)质量％。由此，第一磨矿粉末的粒径更小，便于后续进一步磁选处理充分进行渣铁分离，金属铁粉的铁品位和铁回收率高，并且，铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少，可作为冶炼或铸造生铁的原料，也可用于粉末冶金，还可代替废钢作为炼钢原料。

第二磁选机500：根据本发明的实施例，第二磁选机500具有第二磨矿粉末入口501、第二矿渣出口502和第二铁粉出口503，其中，第二磨矿粉末入口501与第二磨矿粉末出口403相连。由此，通过第二磁选机进行第二磁选处理，对第二磨矿粉末再次进行的渣铁分离，铁粉的铁品位和铁回收率高，根据本发明的一些实施例，铁粉的铁品位为95％以上，铁回收率为90％左右。并且金属铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少。

根据本发明的实施例，第一磨矿机200和第二磨矿机400为棒磨机或球磨机。由此，磨矿的效率高，渣铁充分解离，便于后续磁选。

根据本发明的实施例，第一磁选机300和第二磁选机500为磁选机或磁选管。由此，磁选效率高、效果好，铁粉的回收率高。

根据本发明实施例的制备铁粉的系统，第一磨矿机和第二磨矿机分别具有第一石灰入口和第二石灰入口，从而，在磨矿过程中加入石灰，石灰通过调节矿粒的可流动性，降低矿浆粘度，促进颗粒分散，从而提高矿浆的可流动性，阻止颗粒间的团聚，进而改善粉磨效果，大幅降低磨矿能耗。此外，利用该系统制备得到的有效提高金属铁粉的铁品位和铁回收率显著提高，并且，该系统获得的金属铁粉的化学成分稳定，含碳量低，残留元素与有害杂质含量少，可作为冶炼或铸造生铁的原料，也可用于粉末冶金，还可代替废钢作为炼钢原料。

参考图4，根据本发明的实施例，该系统进一步包括：还原焙烧装置600，该还原焙烧装置600具有含铁矿石入口601和金属化球团出口602，其中，金属化球团出口602与金属化球团入口101相连。由此，多种矿石原料，通过还原焙烧装置进行还原焙烧处理均可获得金属化球团，系统的适用范围广。

根据本发明的实施例，所述还原焙烧装置为选自隧道窑、回转窑、竖炉和转底炉的至少一种。由此，还原焙烧的时间短、温度低，效果好。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

以某铜渣金属化球团为原料制备铁粉，其中，铜渣金属化球团的组成为：全铁质量分数为25.91％，金属铁质量分数为22.51％，金属化率为90.37％，Al₂O₃为20.11％，SiO₂为27.20％，CaO为6.63％，具体方法如下：

将该金属化球团破碎至2mm以下，取两组样品进行平行试验，一组不加石灰，另一组在第二段磨矿时加入3％的添加剂石灰。磨矿设备为三辊四筒棒磨机，磁选设备可以为磁选管。磨矿磁选的条件均为：第一段磨20min，磨矿细度为-0.074mm占64.81％，磁选的磁场强度为1800Oe；第二段磨20min，磨矿细度为-0.074mm占70.73％，磁选的磁场强度为1200Oe。

试验结果如下表所示，可以看出加入石灰后，所得金属铁粉的铁品位提高了6个百分点左右，回收率提高了5个百分点左右。

实施例2

以某铝土矿金属化球团为原料制备铁粉，其中，铝土矿金属化球团的组成为：全铁质量分数为28.85％，金属铁质量分数为23.99％，金属化率为83.15％，Al₂O₃为18.21％，SiO₂为23.70％，CaO为10.56％，具体方法如下：

将该金属化球团破碎至2mm以下，取两组样品进行平行试验，一组不加石灰，另一组在第二段磨矿时加入4％的添加剂石灰。磨矿设备为三辊四筒棒磨机，磁选设备可以为磁选管。磨矿磁选的条件均为：第一段磨10min，磨矿细度为-0.074mm占60.84％，磁选的磁场强度为3500Oe；第二段磨30min，磨矿细度为-0.074mm占74.04％，磁选的磁场强度为800Oe。

试验结果如下表所示，可以看出加入石灰后，所得金属铁粉的铁品位提高了6个百分点左右，回收率提高了4个百分点左右。

实施例3

以某拜耳法赤泥金属化球团为原料制备铁粉，其中，拜耳法赤泥金属化球团的组成为：全铁质量分数为35.94％，金属铁质量分数为31.77％，金属化率为88.40％，Al₂O₃为22.11％，SiO₂为25.12％，CaO为8.47％，具体方法如下：

将该金属化球团破碎至2mm以下，取两组样品进行平行试验，一组不加石灰，另一组在第二段磨矿时加入5％的添加剂石灰。磨矿设备为三辊四筒棒磨机，磁选设备可以为磁选管。磨矿磁选的条件为：第一组采用二段磨矿，第一段磨15min，磨矿细度为-0.074mm占61.87％，磁选的磁场强度为3500Oe；第二段磨25min，磨矿细度为72.68％，磁选的磁场强度为800Oe。另一组采用一段磨矿，一段磁选，第一段磨15min，磨矿细度为-0.074mm占76.87％，磁选的磁场强度为800Oe。

试验结果如下表所示，可以看出，在达到几乎相同的产品指标的前提下，加入石灰后，可以减少磨矿段数，从而实现能耗的降低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。